地下硐室下穿既有建筑时的防护结构及施工方法

1.本发明涉及一种地下硐室下穿既有建筑时的防护结构及施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济持续快速发展，我国的地下工程建设急剧增长。地下硐室建设过程中，围岩稳定控制是一个重要课题，尤其是其上方存在重要结构时，下部硐室的施工会对围岩产生较大扰动，影响上部结构的安全性。
3.现有围岩变形控制方法通常是在地下硐室内部施作锚杆、衬砌和超前管棚等结构。锚杆和衬砌只能在隧道开挖后进行施作，此时围岩已经发生一定变形。超前管棚可以对围岩超前支护，但超前管棚围绕隧道周围布置，平行于隧道前进方向，随着隧道掘进逐渐悬空，基本失去支护作用。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种地下硐室下穿既有建筑时的防护结构及施工方法。
5.本发明解决技术问题所采用的方案是，一种地下硐室下穿既有建筑时的防护结构，包括两个支撑构件和至少一根圆柱梁，各根圆柱梁间隔且平行设置，圆柱梁的两端分别和两个支撑构件相连，所述圆柱梁位于上覆既有建筑和拟建地下硐室之间，圆柱梁两端均延伸到地下硐室以及需要保护的上覆既有建筑外侧，两个支撑构件平行于地下硐室掘进方向，分别位于地下硐室两侧斜上方，支撑构件包括依次设置的倾斜延伸段、水平段，圆柱梁端部与支撑构件的水平段相连接，倾斜延伸段外端连接地下硐室。
6.进一步的，所述圆柱梁和支撑构件均为钢筋混凝土结构，圆柱梁和支撑构件通过钢筋相连后，通过混凝土浇筑成一体。
7.进一步的，所述圆柱梁中设置有测斜管，测量导线延伸到地下硐室。
8.进一步的，所述圆柱梁顶部和支撑构件的水平段底部设置有扁平状的橡胶囊，橡胶囊的导管延伸到地下硐室。
9.一种地下硐室下穿既有建筑时的防护结构的施工方法，包括以下步骤：（1）地下硐室建设过程中，在开挖面距离上覆既有建筑一定距离处，由地下硐室向其两侧分别开挖导洞，两个导洞逐渐延伸到地下硐室的斜上方，然后平行于地下硐室向前延伸，直至超越上覆既有建筑一定距离；（2）在导洞的水平段架设钻机，进行钻孔作业，形成穿越地下硐室上方的钻孔；（3）在钻孔入口处，绑扎钢筋形成小段钢筋笼后置入钻孔，进而随着钢筋笼的逐渐形成，不断置入，直至抵达另一侧导洞，钢筋笼延伸到钻孔外侧一定距离；（4）向钻孔中注入混凝土，与钢结构一起形成圆柱梁，圆柱梁的外端留设一段裸露钢筋笼；（5）根据需要重复步骤（2）
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（4），制作多组圆柱梁；
（6）在两个导洞水平段内绑扎钢筋笼，并与圆柱梁的外端留设的裸露钢筋笼相连；（7）向两侧导洞水平段注入混凝土，形成两个支撑构件，与此同时圆柱梁与两个支撑构件连为一体，形成防护结构。
10.进一步的，施工完成后，用混凝土回填导洞的倾斜段。
11.进一步的，在步骤（3）中，在圆柱梁中埋设测斜管，并将测量导线延伸到地下硐室。
12.进一步的，在步骤（3）中，在圆柱梁顶部埋设扁平状的橡胶囊，橡胶囊的导管延伸到地下硐室，在地下硐室建设过程中，上覆围岩下沉变形量较大时，向橡胶囊中高压注入水泥浆，水泥浆挤压上覆围岩可以补偿其沉降，水泥浆硬化后可以提供有力支撑，最大限度防护上覆既有建筑。
13.进一步的，在步骤（6）中，在导洞水平段底部埋设扁平状的橡胶囊，橡胶囊的导管延伸到地下硐室，在防护结构整体下沉变形量较大时，向橡胶囊中高压注入水泥浆，高压水泥浆产生的预压力，以及水泥浆硬化后提供的支撑作用可防止防护结构进一步下沉。
14.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，在地下硐室的上方建立支撑结构，可以有效控制地下硐室上方围岩的变形，显著降低地下硐室开挖建设对上部重要结构的影响。
附图说明
15.下面结合附图对本发明专利进一步说明。
16.图1是防护结构的示意图；图2为圆柱梁设置橡胶囊示意图；图3为支撑构件设置橡胶囊示意图。
17.图中：1
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上覆既有建筑；2
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拟建地下硐室；3
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导洞；4
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圆柱梁；5
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支撑构件；6
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橡胶囊。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
19.如图1
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3所示，一种地下硐室下穿既有建筑时的防护结构，包括两个支撑构件5和至少一根圆柱梁4，各根圆柱梁间隔且平行设置，圆柱梁的两端分别和两个支撑构件相连，所述圆柱梁位于上覆既有建筑1和拟建地下硐室2之间，圆柱梁两端均延伸到地下硐室以及需要保护的上覆既有建筑外侧，两个支撑构件平行于地下硐室掘进方向，分别位于地下硐室两侧斜上方，支撑构件包括依次设置的倾斜延伸段、水平段，圆柱梁端部与支撑构件的水平段相连接，倾斜延伸段外端连接地下硐室，地下硐室开挖后，所述防护结构可以将上覆围岩压力传递到地下硐室两侧围岩，减少地下硐室上方岩土体变形。
20.进一步的，所述圆柱梁和支撑构件均为钢筋混凝土结构，圆柱梁和支撑构件通过钢筋相连后，通过混凝土浇筑成一体。
21.进一步的，所述圆柱梁中设置有测斜管，测量导线延伸到地下硐室，可实现对地下硐室上方围岩变形的实时监测。
22.进一步的，所述圆柱梁顶部和支撑构件的水平段底部设置有扁平状的橡胶囊，橡胶囊的导管延伸到地下硐室。
23.一种地下硐室下穿既有建筑时的防护结构的施工方法，包括以下步骤：（1）地下硐室建设过程中，在开挖面距离上覆既有建筑一定距离处，由地下硐室向其两侧分别开挖导洞3，两个导洞逐渐延伸到地下硐室的斜上方，然后平行于地下硐室向前延伸，直至超越上覆既有建筑一定距离；（2）在导洞的水平段架设钻机，进行钻孔作业，形成穿越地下硐室上方的钻孔；（3）在钻孔入口处，绑扎钢筋形成小段钢筋笼后置入钻孔，进而随着钢筋笼的逐渐形成，不断置入，直至抵达另一侧导洞，钢筋笼延伸到钻孔外侧一定距离；（4）向钻孔中注入混凝土，与钢结构一起形成圆柱梁，圆柱梁的外端留设一段裸露钢筋笼；（5）根据需要重复步骤（2）
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（4），制作多组圆柱梁；（6）在两个导洞水平段内绑扎钢筋笼，并与圆柱梁的外端留设的裸露钢筋笼相连；（7）向两侧导洞水平段注入混凝土，形成两个支撑构件，与此同时圆柱梁与两个支撑构件连为一体，形成防护结构。
24.在本实施例中，施工完成后，用混凝土回填导洞的倾斜段。
25.在本实施例中的，在步骤（3）中，在圆柱梁中埋设测斜管，并将测量导线延伸到地下硐室。
26.在本实施例中，在步骤（3）中，在圆柱梁顶部埋设扁平状的橡胶囊，橡胶囊的导管延伸到地下硐室，在地下硐室建设过程中，上覆围岩下沉变形量较大时，向橡胶囊中高压注入水泥浆，水泥浆挤压上覆围岩可以补偿其沉降，水泥浆硬化后可以提供有力支撑，最大限度防护上覆既有建筑。
27.在本实施例中，在步骤（6）中，在导洞水平段底部埋设扁平状的橡胶囊，橡胶囊的导管延伸到地下硐室，在防护结构整体下沉变形量较大时，向橡胶囊中高压注入水泥浆，高压水泥浆产生的预压力，以及水泥浆硬化后提供的支撑作用可防止防护结构进一步下沉。
28.本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸的固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
29.在本专利的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
30.上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。